同濟(jì)大學(xué)航空與力學(xué)學(xué)院教授、飛行器工程研究所所長(zhǎng)沈海軍為我們對(duì)比了eVTOL與直升機(jī)的相關(guān)特點(diǎn)，他告訴科工力量：

1. 電動(dòng)機(jī)比內(nèi)燃機(jī)更加簡(jiǎn)潔、可靠。內(nèi)燃機(jī)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不論是動(dòng)力輸出還是傳動(dòng)，這套系統(tǒng)都相當(dāng)復(fù)雜。直升機(jī)的前進(jìn)、后退、左右移動(dòng)，要 依靠調(diào)整位于頂部的動(dòng)力螺旋槳的傾角，以及尾部螺旋槳軸的傾斜方向來(lái)實(shí)現(xiàn)。與電機(jī)相比，其結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多。

相比之下，電機(jī)通過(guò)交流電產(chǎn)生電磁場(chǎng)，直接驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力，非常簡(jiǎn)潔，因此可靠性更高。

2. 電動(dòng)機(jī)使分布式動(dòng)力成為可能，帶來(lái)額外的穩(wěn)定性和安全冗余。電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)潔和低成本使飛行器的分布式多動(dòng)力成為可能。只要有合理的布置，多點(diǎn)的升力一定比單點(diǎn)更加容易實(shí)現(xiàn)整體穩(wěn)定。

舉例來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在大家對(duì)電動(dòng)多軸無(wú)人機(jī)已經(jīng)司空見(jiàn)慣，它的特點(diǎn)就是極佳的穩(wěn)定性，即使是沒(méi)有受過(guò)系統(tǒng)訓(xùn)練的人，都能輕易上手飛行；如果換成直升機(jī)或固定翼飛機(jī)航模，那是絕對(duì)做不到的。無(wú)論是傳統(tǒng)直升機(jī)還是固定翼飛機(jī)，在起降階段的事故概率都是最大的，這是因?yàn)榈涂盏膹?fù)雜環(huán)境，而現(xiàn)在的eVTOL無(wú)論哪種構(gòu)型（主流構(gòu)型有多旋翼、復(fù)合翼、傾轉(zhuǎn)翼三種），在起降階段都相當(dāng)于一個(gè)多軸飛行器，其安全性大幅提升。

多旋翼還會(huì)帶來(lái)額外的安全冗余。傳統(tǒng)直升機(jī)就是單旋翼，eVTOL（電動(dòng)垂直起降飛行器）現(xiàn)在普遍是多旋翼甚至十幾個(gè)旋翼，即使有兩三臺(tái)電動(dòng)機(jī)損壞，照樣可以飛行。

3. 電動(dòng)機(jī)響應(yīng)速度比內(nèi)燃機(jī)更快，與數(shù)字化、智能化的控制系統(tǒng)更容易結(jié)合。今天電動(dòng)車(chē)的零百加速動(dòng)輒3秒、2秒，較傳統(tǒng)燃油車(chē)大幅提升，電控系統(tǒng)也比傳統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔，eVTOL也是如此，更快的動(dòng)力輸出、更簡(jiǎn)單的操控，對(duì)于應(yīng)對(duì)處置突發(fā)情況非常有幫助。

4. 在高原環(huán)境下，電動(dòng)機(jī)比內(nèi)燃機(jī)更具優(yōu)勢(shì)。高原環(huán)境空氣稀薄，對(duì)旋翼結(jié)構(gòu)獲取動(dòng)力會(huì)產(chǎn)生一定影響，更少的氧氣也會(huì)影響內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力輸出。電動(dòng)機(jī)也會(huì)受第一點(diǎn)因素影響，但不會(huì)受第二點(diǎn)因素影響，因此更具優(yōu)勢(shì)。

03. eVTOL可融合固定翼飛機(jī)與直升機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)

垂直起降是傳統(tǒng)直升機(jī)的核心優(yōu)勢(shì)，但缺點(diǎn)也是明顯的，航空界有一個(gè)說(shuō)法是“沒(méi)有機(jī)翼（固定翼）的飛機(jī)飛不快”，因?yàn)樗斤w時(shí)無(wú)法獲得機(jī)翼上的氣動(dòng)力，因而無(wú)法飛得更快、更遠(yuǎn)。

人類(lèi)追求垂直起降和固定翼飛行器融合的努力從未停止，最近一個(gè)比較典型的例子就是“技術(shù)超前”的美軍“魚(yú)鷹”傾轉(zhuǎn)翼飛機(jī)。

美軍“魚(yú)鷹”傾轉(zhuǎn)翼飛機(jī)  圖源：搜狐新聞

它是美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的最?lèi)?ài)，它無(wú)需跑道滑行，能夠像直升機(jī)一樣直接在原地起飛，同時(shí)還能以遠(yuǎn)超普通直升機(jī)的速度和航程完成中遠(yuǎn)距離飛行，是目前最適合登陸投送任務(wù)的空中裝備之一。

同時(shí)“魚(yú)鷹”也因?yàn)楦呤鹿事识鴱V為人知。各種各樣的事故都有其復(fù)雜的直接原因，但概括起來(lái)也很簡(jiǎn)單，就是復(fù)雜、笨重的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)，與旋翼傾轉(zhuǎn)操作過(guò)程中所必須的高度精細(xì)化控制不匹配的問(wèn)題。問(wèn)題不出在傾轉(zhuǎn)翼構(gòu)型上，而是出在技術(shù)不成熟。

而一旦動(dòng)力由內(nèi)燃機(jī)變成簡(jiǎn)潔可靠的電動(dòng)力，如前所述，兩個(gè)單點(diǎn)動(dòng)力變成十幾個(gè)分布式動(dòng)力，并且能夠快速響應(yīng)新一代的飛控系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制，那就打開(kāi)了新的空間。目前美國(guó)領(lǐng)先的eVTOL公司joby和archer嘗試的都是傾轉(zhuǎn)翼構(gòu)型，國(guó)內(nèi)時(shí)的科技、小鵬匯天、沃飛長(zhǎng)空等企業(yè)都在進(jìn)行傾轉(zhuǎn)翼構(gòu)型飛行器的開(kāi)發(fā)。

另外，“魚(yú)鷹”的事故有60%是在旋翼傾轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生，那么可以舍棄這一較高風(fēng)險(xiǎn)的過(guò)程，使用一部分電機(jī)提供垂直升力，一部分電機(jī)提供水平動(dòng)力的復(fù)合翼構(gòu)型，更便宜、更輕巧的電動(dòng)機(jī)動(dòng)力使這種方式也具有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)性。

eVTOL幾種旋翼的構(gòu)型對(duì)比

目前國(guó)內(nèi)外eVTOL賽道的頭部企業(yè)概況

“雖然eVTOL的前景廣闊，而且目前來(lái)看，已經(jīng)可以平替一部分小型直升機(jī)，但要取代大型直升機(jī)還不太現(xiàn)實(shí)，”沈海軍告訴我們，這主要是受到當(dāng)前電池能量密度的限制，相對(duì)于汽車(chē)，飛行器對(duì)重量更加敏感，“堆電池”增加續(xù)航的方式是不可取的。

目前，國(guó)內(nèi)唯一“三證”齊全的億航無(wú)人機(jī)，由于采用多旋翼架構(gòu)，其飛行速度僅有50-80公里/小時(shí)，飛行時(shí)長(zhǎng)在1小時(shí)左右；使用傾轉(zhuǎn)翼構(gòu)型的話(huà)，飛行速度可以達(dá)到200公里/小時(shí)左右，使用復(fù)合翼構(gòu)型的話(huà)，在150公里/小時(shí)左右，但飛行時(shí)長(zhǎng)仍是問(wèn)題。解決方案上，一是可以等待固態(tài)電池的突破，二是燃油或氫能的燃料電池也是可選項(xiàng)。

最后，飛行器的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)不局限于飛行器本身，更在于基礎(chǔ)設(shè)施體系的支撐，衛(wèi)星定位系統(tǒng)、天地泛在、通感一體的通信系統(tǒng)、AI能力等等，都是對(duì)新一代電動(dòng)智能飛行器的必要支撐，也是飛行安全的有力保證。

總之，類(lèi)似伊朗政要的出行剛需，在全球廣大南方國(guó)家，甚至西方發(fā)達(dá)國(guó)家的部分地區(qū)，都是較為普遍的，中國(guó)如今大力發(fā)展低空經(jīng)濟(jì)，正是要搶占這塊戰(zhàn)略高地，也是為全世界提供多一種選擇。

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